La matèria:
les propietats elèctriques i l’àtom
4
PER COMENÇAR ESQUEMA INTERNET ANIMACIONS
Esquema de continguts
La matèria: les propietats elèctriques i l’àtom
Fenòmens elèctrics de la matèria L’àtom
Electroscopi Pèndol elèctric Models atòmics Model atòmic de Rutherford Model atòmic de Bohr Model atòmic actual Experiència de la làmina d’or Model atòmic de Thomson
El mètode científic i els models atòmics
Isòtops Ions
Partícules que formen l’àtom
Radioactivitat Fissió nuclear
Àtoms Per començar,
Per començar, experimenta i pensa
És possible que els papers es moguindins la capsa sense que la movem? Com creus que es pot fer, això?
Hem barrejat sal i pebre… Series capaç de separar-los?
Els fenòmens elèctrics de la matèria
FORCES ENTRE CÀRREGUES ELÈCTRIQUES
L’ambre i el vidre s’electritzen amb càrrega diferent quan es freguen amb pell o llana.
Quan s’apropen dos cossos amb electricitat del mateix signe, es repel·leixen. Quan s’apropen dos cossos amb electricitat de signes diferents, s’atreuen.
Dos trossos d’ambre electritzats es repel·leixen.
Dos trossos de vidre electritzats es repel·leixen.
Un tros de vidre i un tros d’ambre electritzats s’atreuen.
L’electroscopi
Làmines metàl·liques Barra metàl·lica Bola metàl·lica Tap de suroL’electroscopi és un aparell que serveix per detectar cossos carregats.
Per inducció Per contacte Vareta carregada Vareta carregada
+
+
+
+
+
Vareta carregada Si toquem el clip amb una barra metàl·lica, l’electroscopiEl pèndol elèctric
+
+ +
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
ATRACCIÓ REPULSIÓ ATRACCIÓ REPULSIÓ
Les partícules que formen l’àtom
Microscopi Atomitzador Placa carregada positivament Placa carregada negativament Gas Gota d’oli en suspensió Gotes d’oli electritzades Ajustant el voltatge s’aconsegueix deixar la gota en suspensió.+ +
+
+
Robert Millikan va utilitzar gotes d’oli en suspensió i en va mesurar la càrrega. Va trobar que les càrregues de gotes
diferents sempre eren múltiples d’una càrrega elemental: la càrrega de l’electró, que és d’1,66 · 10−27 C.
Els àtoms
17
35
23
11
CLOR
SODI
Nombre màssic A
Nombre atòmic Z
Nombre de protons
Nombre d’electrons
Nombre de neutrons
17
11
11
17
A
– Z = 23 – 11 = 12
A
– Z = 35 – 17 = 18
Els isòtops
S’anomenen isòtops els àtoms que tenen el mateix nombre de protons i es diferencien en el nombre de neutrons. Per tant, tenen el mateix Z i diferents A.
Gairebé tots els elements químics presenten isòtops. Habitualment, tots els isòtops d’un element reben el mateix nom; com a excepció hi ha l’hidrogen, que té tres isòtops, cadascun amb un nom propi.
Hidrogen Deuteri
1
H
Triti2
H
1
1
H
1
3
Els ions
CATIÓ ANIÓ
Àtom de liti (Li)
Àtom d’oxigen (O)
3 +
3 –
Li neutre
8 +
8 –
O neutre
3 +
2 –
Li catió
8 +
10 –
O anió
El model atòmic de Thomson
Segons Thomson, l’àtom devia ser com una gran massa de càrrega positiva i, inserits en aquesta massa, hi devia haver els electrons.
La càrrega negativa dels electrons compensava la càrrega positiva perquè l’àtom fos neutre.
Càrrega positiva
L’experiència de la làmina d’or
Mineral d’urani Plom Làmina d’or Pel·lícula fotogràfica Partículesα
La majoria de les partícules alfa travessava la làmina d’or
sense desviar-se. Una de cada 10.000 partícules
alfa rebotava quan arribava a la làmina i tornava enrere.
Una petita proporció de partícules travessava la làmina, però experimentava
El model atòmic de Rutherford
L’àtom està format per un nucli molt petit
i una escorça. Al nucli hi ha concentrada tota la càrrega positiva de l’àtom i gairebé
tota la massa; a l’escorça hi ha els electrons girant al voltant del nucli.
Nucli
Electrons
Tan sols la petitíssima proporció de partícules que xoca contra un nucli és repel·lida i torna enrere.
Amb el model de Rutherford queda totalment explicada l’experiència de la làmina d’or.
La major part de les partícules alfa que arriben a la làmina d’or la travessen sense desviar-se, ja que no troben cap obstacle. Una petita part de les partícules passa a prop d’un nucli i es desvia de trajectòria.
El model atòmic de Bohr
Segons el model atòmic de Bohr, els electrons de l’escorça giren al voltant del nucli descrivint únicament determinades òrbites circulars.
Nucli Electrons
Àtom de sodi
(Na)
Àtom de fòsfor
(P)
Àtom d’oxigen
(O)
El model atòmic actual
Un orbital és una regió de l’espai en què hi ha una probabilitat màxima de trobar l’electró.
x
z
y
y
x
z
y
z
x
Orbital 1s
Orbital 2s
El mètode científic i els models atòmics
1
Observacions.Thomson i altres científics van ferun seguit d’experiències que van permetre aïllar i determinar la massa i la càrrega de les partícules de l’àtom.
6
2
4
5
7
8
Hipòtesi certa?Per comprovar la hipòtesi
de Thomson es fan experiències.
3
Hipòtesi. L’àtom deu ser
com una gran massa de càrrega positiva, i inserits en aquesta massa hi deu haver els electrons.
(Model atòmic de Thomson.)
Experimentació.Geiger i Marsden van fer l’experiència de la làmina d’or. Anàlisi de dades.
Van analitzar les empremtes que les partícules alfa que bomberdejaven la làmina d’or
deixaven sobre la pel·lícula fotogràfica L’anàlisi de les dades va indicar que la hipòtesi inicial no era certa.
Nova hipòtesi.
L’àtom està format
per un nucli molt petit, on hi ha concentrades la càrrega positiva i gairebé tota la massa de l’àtom, i una escorça molt més gran, on hi ha els electrons girant al voltant del nucli.
(Model atòmic de Rutherford.) Conclusions i publicació.
S’accepta com a vàlid el model atòmic de Rutherford.
Placa d’alumini
Formigó
La radioactivitat
La pèrdua o el guany d’algunes partícules subatòmiques és el fenomen de la radioactivitat.
La fissió nuclear
Alguns nuclis d’isòtops radioactius d’elements formats per àtoms molt grans es divideixen per formar nuclis d’àtoms més petits. Aquest fenomen s’anomena fissió nuclear.
Enllaços d’interès
L’experiència de Rutherford
PASSA AL WEB
